電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性參考PPT

1、1,第18章 電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性,2,18-1 運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的基本概念和 小擾動(dòng)法原理,1、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)方程描述 2、Liapinov運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性 3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性 4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法 5、一般線性系統(tǒng) 6、A特征值判別方法 7、小擾動(dòng)分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的基本步驟,3,1、動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)方程描述,狀態(tài)向量,狀態(tài)向量的非線性函數(shù)向量,平衡狀態(tài),各個(gè)平衡狀態(tài),線性系統(tǒng),4,2、Liapinov運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性,動(dòng)力學(xué)系統(tǒng) ，平衡狀態(tài)為 ，如果對(duì)于 任意給定的 ；使得所有滿(mǎn)足： 的初值所確定的運(yùn)動(dòng)恒滿(mǎn)足： 則稱(chēng)該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài) 是穩(wěn)定的，否則是不穩(wěn) 定的。 如果 ，則該系統(tǒng)平衡是漸近

2、穩(wěn)定的,5,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,1) A非前異，引入算子P，則 為非零解，則： 式程為特征方程，(2)為(1)的特征方程,2,1,6,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,設(shè) 為特性方程的根或矩陣A的特征值，當(dāng) 無(wú)重根時(shí)，線性微分方程組(1)的通解其有如下 的形式： 由初始條件決定,7,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,2) 特征值與解的性質(zhì),8,3、線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性,3) 穩(wěn)定判據(jù) (a) 所有特性值的實(shí)部均為負(fù)值時(shí)，系統(tǒng) 是穩(wěn)定的 (b) 只要有一個(gè)特性值的實(shí)部都為正值時(shí)， 系統(tǒng)是不穩(wěn)定的 (c) A特征值實(shí)部的符號(hào)問(wèn)題,9,4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,1)線性化,10,4、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,11,4

3、、非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性判斷方法,2)穩(wěn)定判斷 (a) 線性小擾動(dòng)方程穩(wěn)定或不穩(wěn)定非線性系統(tǒng)穩(wěn)定或不穩(wěn)定。 (b) A有零實(shí)部特征值，則穩(wěn)定性判斷需要計(jì)及非線性特性才能確定,12,5、一般線性系統(tǒng),13,5、一般線性系統(tǒng),14,6、A特征值判別方法,1) 數(shù)值計(jì)算求特征值。 (2) 間接判據(jù)：芬斯法，胡爾維茨法等。 因此，SS分析理論已解決，下文中討論起 兩個(gè)作用： (1) 作用SS分析方法的例題，學(xué)會(huì)如何使用 該方法。 (2) 了解電力系統(tǒng)的基本概念,15,7、小擾動(dòng)分析電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn) 定性的基本步驟,1) 列出各元件微分方程和各元件聯(lián)系的代 數(shù)方程（如網(wǎng)絡(luò)方程） (2) 求平衡狀態(tài)(潮流計(jì)算)

4、 (3) 線性化 (4) 消去非狀態(tài)變量，求出A (5) 穩(wěn)定判斷,16,18-2 簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定,1、不計(jì)發(fā)電機(jī)阻尼的作用 2、計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼的作用 3、分析 4、定性分析,17,簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)接線圖如圖所示,假設(shè)： 發(fā)電機(jī)為隱極機(jī) 不計(jì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)和各轉(zhuǎn)子電磁暫態(tài),18,1、不計(jì)發(fā)電機(jī)的阻尼作用,19,1、不計(jì)發(fā)電機(jī)的阻尼作用,結(jié)論,穩(wěn)定極限運(yùn)行角：系統(tǒng)保持SS條件下的最大運(yùn)行功能 穩(wěn)定極限：系統(tǒng)在保持靜態(tài)穩(wěn)定的條件下，所能輸運(yùn)的最大功率 發(fā)電機(jī)固有振蕩功率,20,2、計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼的作用,1) 阻尼作用,勵(lì)磁繞組Df,阻尼,機(jī)械阻尼,電氣阻尼： 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子閉合繞組所產(chǎn)生,轉(zhuǎn)子與氣體間摩

5、擦,軸承摩擦,d軸DD,q軸DQ,鐵心,21,2、計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼的作用,2) 新方程,a. 平衡點(diǎn) b. 線性比,22,2、計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼的作用,3) 分析,stable 單調(diào)衰減,或,stable 衰減振蕩,instable 非周期失穩(wěn),instable 周期性失去穩(wěn)定 自發(fā)振蕩,穩(wěn)定判據(jù)的 只影響衰減的形式和速度,23,2、計(jì)及發(fā)電機(jī)阻尼的作用,4) 定性分析,發(fā)電機(jī)工作點(diǎn)在 平面上圍繞平衡點(diǎn)作反時(shí)針?lè)较蛐?轉(zhuǎn)，我們把這種情況的電力系統(tǒng)稱(chēng)之為具負(fù)阻尼作用的電 力系統(tǒng)。 見(jiàn)書(shū)上P199-200,24,18-3 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定 的影響,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào)節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響

6、 2、比例式調(diào)節(jié)器時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定的影響 3、改進(jìn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的幾種途徑 4、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的簡(jiǎn)要述評(píng),25,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,比例式調(diào)節(jié)器 按偏移調(diào)節(jié)器,穩(wěn)定調(diào)節(jié)器比例于實(shí)際運(yùn)行參數(shù)與整定參數(shù)間的偏差值的調(diào)節(jié)器,26,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,1) 不計(jì)勵(lì)磁機(jī)電相反應(yīng)和飽和影響,27,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,2) 系統(tǒng)檢驗(yàn),調(diào)節(jié)器的綜合放大系數(shù),28,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,3) 線性比,29,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,3) 線性比,矩陣形式,30,1、按電壓

7、偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,4) 消去非狀態(tài)變量,31,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,5) 穩(wěn)定判斷：間接法胡文維茨判別法,特征方程,32,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,胡爾維茨判別法， 為負(fù)實(shí)部的條件為,1）特征方程系數(shù)均大于0,33,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,討論,a) (b) 一般情況下KVmin容易滿(mǎn)足，萬(wàn)一不能滿(mǎn)足，為非同期失穩(wěn)。 (自由項(xiàng) 與純實(shí)根相關(guān)) (c) (d) ，條件不滿(mǎn)足為自發(fā)振蕩失穩(wěn)，勵(lì)磁調(diào)節(jié)器引起的自發(fā)振蕩物理理解定性,34,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,總結(jié),

8、如果放大信頻整定恰當(dāng)，則可以采用 恒定模型來(lái)計(jì)算穩(wěn)定極限。如果 過(guò)大，則應(yīng)按 計(jì)算穩(wěn)定條件 ，和穩(wěn)定極限,35,1、按電壓偏差調(diào)節(jié)的比例式調(diào) 節(jié)器對(duì)靜態(tài)穩(wěn)定的影響,2) 按運(yùn)行參數(shù)偏差的導(dǎo)數(shù)進(jìn)來(lái)調(diào)節(jié),3) 新型勵(lì)節(jié) 人工智能、自動(dòng)應(yīng)變結(jié)構(gòu)，非線性控制，微分幾何，矢量控制,36,2、比例式調(diào)節(jié)器時(shí)靜態(tài)穩(wěn)定 的影響,1)可以提高SS，擴(kuò)大了穩(wěn)定域，提高與輸送能力。 如果能恰當(dāng)整定KV，使之不發(fā)生自發(fā)振蕩，則可以用 來(lái)確定穩(wěn)定極限，即采用 的經(jīng)典模型的功率極限作為穩(wěn)定極限。 3)自發(fā)振蕩 4)KV的整定應(yīng)兼顧維持電壓能力，提高功率極限和擴(kuò)大穩(wěn)定運(yùn)行范圍，增大穩(wěn)定極限兩個(gè)方面。 5)多參數(shù)調(diào)節(jié)比單參數(shù)

9、優(yōu)越,37,3、改進(jìn)勵(lì)磁調(diào)節(jié)的幾種途徑,運(yùn)行參數(shù)補(bǔ)償 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器：通過(guò)反饋，移相來(lái)改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng) 參數(shù)的調(diào)節(jié)器。 強(qiáng)調(diào)：影響動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度強(qiáng)勵(lì)時(shí)退出運(yùn)行,38,4、電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定的簡(jiǎn)要述評(píng),KV 運(yùn)中,KV 放大,自發(fā)振蕩,自發(fā)振蕩,自發(fā)振蕩,39,18-4 復(fù)雜電力系統(tǒng)SS分析計(jì)算,1、狀態(tài)變量的選擇,當(dāng)忽略與 成正比的阻尼時(shí)，應(yīng)選擇某臺(tái)機(jī)的 作為參考速度，Win功 角只有相對(duì)功角才是獨(dú)立的，有意義的,40,2、兩機(jī)系統(tǒng) 兩臺(tái)無(wú)勵(lì)節(jié)隱極機(jī)節(jié)帶一負(fù)荷，負(fù)荷采用恒定阻抗模型,41,2、兩機(jī)系統(tǒng),42,2、兩機(jī)系統(tǒng),位于 和 之間，復(fù)雜電力系統(tǒng)中穩(wěn)定極限與功率極限是不一樣的,43,18-5

10、電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算,1、靜態(tài)穩(wěn)定儲(chǔ)備,穩(wěn)定儲(chǔ)備函數(shù),大小,不僅是實(shí)際計(jì)算中才有的,44,19-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算,2、靜態(tài)穩(wěn)定計(jì)算方法,實(shí)用判據(jù)：在一定的假設(shè)前下用來(lái)判定電力系統(tǒng)是 否具有SS的簡(jiǎn)單判斷條件,自由項(xiàng)判據(jù)：如果電力系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生自發(fā)振蕩，則 特征方程自由項(xiàng)大于0為靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù),45,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算,共軛復(fù)根的乘積是大于0，當(dāng)根有一個(gè)由負(fù)變正時(shí)， 將小于0,46,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算,3、 判據(jù),把電力系統(tǒng)的功率相限作為靜態(tài)穩(wěn)定極限，求功率 極限的由簡(jiǎn)單系統(tǒng) ，計(jì)算必須根發(fā)電機(jī)勵(lì)磁 調(diào)節(jié)器的情況來(lái)確定發(fā)電機(jī)模型,47,18-5 電力系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定實(shí)際計(jì)算,兩機(jī)系統(tǒng),多機(jī)角度恒定法：除被研究機(jī)以外，其余發(fā)電機(jī)的 角度保持恒定。 多機(jī)：中間發(fā)電機(jī)有功功率恒定法 多機(jī)混合法,48,18-6 小結(jié),1、基本概念,1）功率極限與穩(wěn)定極限及兩間的關(guān)系,2）根據(jù)勵(lì)磁調(diào)節(jié)情況選擇發(fā)電機(jī)的模型：功率極限計(jì)算方法和穩(wěn)定極限計(jì)算方法。哪個(gè)電勢(shì)恒定，哪個(gè)條件接近,3）特征值與穩(wěn)定的關(guān)系，小干擾方法：同期失